SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE

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SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Mauvoisin, Quelle: rhonefm.ch                                              Trift, Quelle: KWO

Schweizerisches Wasserkraftpotenzial zur Stromerzeugung und
-speicherung bis 2050

Prof. Dr. Robert Boes
ETH Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau und Glaziologie (VAW)

                                                            Energieforschungsgespräche Disentis 2021          | 20.01.2021   |   1
SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Gliederung
Ergebnisse aus dem White Paper „Hydropower generation and storage“ des
SCCER-SoE

§ Einleitung und Hintergrund

§ Mögliche Änderungen in Wasserkraftproduktion und -speicherung
  § Exkurs Speichervermögen infolge Talsperrenerhöhungen

§ Herausforderungen und Möglichkeiten der Wasserkraft
  § Exkurs Wasserkraftpotenzial nach Gletscherrückzug

§ Zusammenfassung

§ Empfehlungen

                                                                         | 20.01.2021   |   2
SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Einleitung und Hintergrund
Heutige Rolle der Wasserkraft

Zentrale Säule der Schweizerischen Stromversorgung
Produktion
§   Wasserkraft 38 TWh/a (Mittelwert 2010-2019)
    ~ 60% der Netto-Stromerzeugung (~ 63 TWh/a)
§   nominales Jahresarbeitsvermögen ~ 36 TWh/a
    (nach Abzug des Verbrauchs der Speicherpumpen,
    mit Kleinwasserkraft)
§   in letzten Jahren/Jahrzehnten leicht höhere Produktion   Durchschnitt 2009/2010 – 2018/2019:
                                                                                ~4.4 TWh/Winter
    wegen Abschmelzen der Gletscher (vorübergehend)
Speicher
§ Im Winter grösserer Bedarf bei geringerer Produktion
§   8.85 TWh Energieinhalt der Speicherseen
                                                                                                       Datenquelle:
§   6.5 TWh davon alljährlich im Mittel genutzt                                                        Elektriziäts-
                                                                                                       Statistik
§   Stromimporte im Winterhalbjahr erforderlich                                                        BFE

                                                                                                   | 20.01.2021   |   3
SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Einleitung und Hintergrund
CH-Energiestrategie 2050 – Entwicklung Produktion und Verbrauch

                            Landesverbrauch (ohne
                            Speicherpumpen) 2017-2019
                            im Mittel rund 62.4 TWh/a
                                                             ”Weiter wie bisher”

   TWh
                                                        ”Politische Massnahmen”
                                                                                     ?
                                                           ”Neue Energiepolitik”
                                                                                      ≈ 33 / 25 TWh/a
                                                                                          «Lücke»

                                   ≈ 36 - 38 TWh/a
                                                                                   Quelle: Prognos (2012)

                                                                                             | 20.01.2021   |   4
SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Einleitung und Hintergrund
Zukünftige Rolle der Wasserkraft
                                                 im Vergleich zur mittleren Produktionserwartung von
                                                 ~ 36 TWh/a (Stand 2019)
Energiestrategie (ES) 2050
                                                 §    + 1.4 TWh/a bis in 15 Jahren
Produktionsziele Wasserkraft
                                                 §    + 2.6 TWh/a bis in 30 Jahren
   § ≥ 37.4 TWh/Jahr bis 2035 (Energiegesetz)
   § 38.6 TWh/Jahr bis 2050 (Bundesrat 2013)                  Stand 1.1.2020:
   § Zubau von ≥ 5 TWh/Winter bis 2035                        36.1 TWh erreicht

     (Empfehlung ElCom 2020,
     nicht nur durch Wasserkraft)
   § Zubau von 2 TWh/Winter bis 2040
     (Medienmittelung BFE 11.11.2020,
     laufende Revision StromVG)
Steigender Bedarf an Regelenergie infolge
geplantem sehr starkem Ausbau der Photovoltaik
(und Wind)
                                                 Quelle: BFE (2019), Monitoringbericht ES 2050
                                                                                                 | 20.01.2021   |   5
SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Einleitung und Hintergrund
Stärken und Schwächen der Wasserkraft

Wasserkraft ist sehr vorteilhaft in Bezug auf …
§ Erntefaktor (EROI)                              § Speicher-Erntefaktor (ESOI)

             Quelle: Steffen et al. (2018)
                                                                      | 20.01.2021   |   6
SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Einleitung und Hintergrund
Stärken und Schwächen der Wasserkraft

Wasserkraft ist sehr vorteilhaft in Bezug auf …
§ Lebenszyklusanalyse (LCA)                                         § Treibhausgas-Emissionen (GHG)

                                            Quelle: Bauer et al. (2017), PSI
                                                                                                 | 20.01.2021   |   7
SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Einleitung und Hintergrund
Stärken und Schwächen der Wasserkraft

Wasserkraft hat zum Teil negative Auswirkungen auf aquatische und terrestrische Ökosysteme
§ Längsvernetzung
  (z.B. Fisch- und Geschiebedurchgängigkeit)
§ Restwasserstrecken
§ Schwall- und Sunk

                Einfluss von Speichersystemen auf die
                       wesentlichen bio-physikalischen
                                  Prozesse in Flüssen

                                  Quelle: Poff & Hart (2002)

                                                                                        | 20.01.2021   |   8
SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Gliederung
Ergebnisse aus dem White Paper „Hydropower generation and storage“ des
SCCER-SoE

§ Einleitung und Hintergrund

§ Mögliche Änderungen in Wasserkraftproduktion und -speicherung
  § Exkurs Speichervermögen infolge Talsperrenerhöhungen

§ Herausforderungen und Möglichkeiten der Wasserkraft
  § Exkurs Wasserkraftpotenzial nach Gletscherrückzug

§ Zusammenfassung

§ Empfehlungen

                                                                         | 20.01.2021   |   9
SCHWEIZERISCHES WASSERKRAFTPOTENZIAL ZUR STROMERZEUGUNG UND -SPEICHERUNG BIS 2050 - ALPENFORCE
Mögliche Änderungen in Wasserkraftproduktion und -speicherung
Produktion: Neubauten, Ausbauten und Erneuerungen

§ Mehr als 90% des Schweizerischen Wasserkraftpotenzials wird bereits genutzt
§ Mehrere Studien zum zusätzl. nutzbaren Wasserkraftpotenzial durch SWV, BFE, SCCER-SoE

              Zusätzl. Potential:   Jährliche Produktion   Produktion im Winterhalbjahr
                                         [TWh/Jahr]               [TWh/Winter]
   Neue kleine & grosse Anlagen           0.7 – 1.7                  0.3 – 0.7
   Ausbau / Erweiterung                   0.4 – 1.5                  0.2 – 0.6
   Erneuerung / Sanierung                 0.5 – 1.0                  0.2 – 0.4
   Periglaziale Wasserkraft               0.0 – 0.8                  0.0 – 0.5
   Talsperrenerhöhungen                   0.0 – 0.2                  0.2 – 1.5

à Talsperrenerhöhungen könnten signifikant zur Produktion im Winterhalbjahr beitragen

                                                                                          | 20.01.2021   |   10
Mögliche Änderungen in Wasserkraftproduktion und -speicherung
Speicherung: periglaziale Wasserkraft und Talsperrenerhöhungen

            Zusätzl. Potential:   Gespeicherte Energie
                                         [TWh]
Talsperrenerhöhungen                    0.2 – 1.5
Periglaziale Wasserkraft                0.0 – 1.0
Erneuerung / Sanierung                  0.1 – 0.2
Neue kleine & grosse Anlagen               –
Ausbau / Erweiterungen                     –

                                                               Erhöhung der Talsperre Vieux Emosson
                                                               (2012-2015) um +21.5 m (39%)
                                                               à +93% Volumenzunahme

                                                     Periglazialer Speicher Triftgletscher
                                                     145 GWh/Jahr; 215 GWh Speicher              | 20.01.2021   |   11
Exkurs Talsperrenerhöhungen
Beispiel Luzzone (TI, 1997–1998)

                                     + 17 m (+8%)

                                   Speichervolumen
                                   +20 Mio m3 (+23%)

                                            Foto: A. Michael

                                                               |   20.01.2021 |   12
Talsperrenerhöhungen: Methodik für Potenzialstudie

(1) Erstellen einer Bewertungsmatrix

(2) Systematische Bewertung von 38 Schweizer Wasserkraftspeichern
    (> 20 Mio. m3) für drei relative Erhöhungsmasse: 5%, 10% und 20% der max.
    Sperrenhöhe

(3) Auswählen der Erhöhungsoptionen mit Höchstpunktzahl und Einteilung in
    vier Szenarien

(4) Abschätzen der erreichbaren zusätzlichen Speichervolumina und der
    Elektrizitätsproduktion, die zusätzlich in den Winter umgelagert werden kann

                                                                          | 20.01.2021   |   13
Bewertungsmatrix

 0 - 4 Punkte für jedes Kriterium, mit folgender Gewichtung
 (0 = Ausschlusskriterium):                                          ZUKÜNFTIGER STAURAUM (27%)
                                                                                  (A) Schutzgebiete (9%)
                                                                   (B) Bodennutzung und Gebäude (9%)
                                                     (A)
                                                                      (C) Infrastrukturanpassungen (9%)
 KRAFTWERKSSYSTEM (46%)                  (H)               (B)
 (F) Wasserwirtschaft (9%)
                                                             (C)
 (G) Anpassungen hydr. System (9%)
 (H) Erhöhung der Stromproduktion im
     Winter (28%)                       (G)                 (D)
                                                                                       SPERRE (27%)
                                               (F)   (E)              (D) Bautechnische Eignung (9%)
                                                                          (E) Relativer Aufwand (18%)

                                                                                             | 20.01.2021   |   14
Auswahl Erhöhungsoptionen
                                                                                            Ausgeschieden (12), davon:
                                                                                            Wegen bestehenden
     38 Speicherseen der Schweiz (> 20 Mio. m3) mit ∆h/ h = 5, 10, 20%                      Siedlungen und Bebauung
                                                                                            wenig über Stauziel (6):
                                                                                            Lac de Gruyere,
                                                                                            Schiffenensee, Sihlsee,
                                                                                            Wägitalersee, Lago di
                                                                                            Livigno, Lago di Vogorno

                                                                                            Wegen Moorschutz (2):
                                                                                            Räterichsbodensee und
                                                                                            Göscheneralpsee

                                                                                            Wegen Bautechnik (1):
                                                                                            Zeuzier

                                                                                            Weil schon erhöht (3):
                                                                                            Mauvoisin, Luzzone,
                                                                                            Vieux Emosson
                               Quelle: Felix et al., Wasser, Energie, Luft, 2020, 1, 1-10
                                                                                                                 | 20.01.2021   |   15
Gesamt-Umlagerungspotenziale (1)
                                       in GWh
Speicher (alphab., Farben = Kanton) Szenario 1
 1             Albigna (+20%)   GR          74                        Anzahl Stauseen erhöht Δ Volumen Δ Energie
 2   Cavagnoli (+10%/+20%)       TI         24
 3    Cleuson (+10%/+20%)       VS          17    um Δh/h=          5%   10%    20%    total  [Mio. m3]  [TWh]
 4            Curnera (+20%)    GR          76
 5     Gde. Dixence (+10%)      VS         525   Szenario 1            1           6        10             17              700                    2.2
 6          Emosson (+20%)      VS         425
 7           Gigerwald (+5%)    SG          11                                                             Zürich
 8           Grimsel * (+20%)   BE         204
 9              Hongrin (20%)   VD
10               Klöntal (20%)  GL
11         Lago di Lei (+10%) GR/I         206
12           Limmern (+20%)     GL         120                                     Bern                                     7
13           Lucendro (+10%)     TI                                                                               12 17              Chur
14         Marmorera (+20%)     GR          61
15          Mattmark (+20%)     VS                                                                          4
16      Moiry (+10% / +20%)     VS          82                                                  8                     26
                                                                                                           21
                                                                                               20                                    14
17            Muttsee (+20%)    GL          17                                                                                  11
                                                                                                       2
18               Nalps (+20%)   GR
                                                                                                                                     1
19               Naret (+20%)    TI
20            Oberaar (+20%)    BE         152                                     Sio
21       Ritom (+10%/+20%)       TI         13                    22
                                                                           3       n16
22            Salanfe (+20%)    VS          69                    6            5                                           Grundlagenkarte:
23          Sambuco (+20%)       TI                                                                                        swisseduc
24           Sta. Maria (+5%)   GR
25              Toules (+20%)   VS
26           Zervreila (+20%)   GR         133                                                  Quelle: Felix et al., Wasser, Energie, Luft, 2020, 1, 1-10
                       Total             2210     * 240 GWh gemäss https://www.grimselstrom.ch/ausbauvorhaben/zukunft/vergroesserung-grimselsee
                                                                                                                                      |         /        |   16
Gesamt-Umlagerungspotenziale (2)
                                            in GWh
Speicher (alphab., Farben = Kanton) Szenario 1 Szenario 2
 1             Albigna (+20%)   GR          74         74                        Anzahl Stauseen erhöht Δ Volumen Δ Energie
 2   Cavagnoli (+10%/+20%)       TI         24         47
 3    Cleuson (+10%/+20%)       VS          17         37    um Δh/h=          5%   10%    20%    total  [Mio. m3]  [TWh]
 4            Curnera (+20%)    GR          76         76
 5     Gde. Dixence (+10%)      VS        525        525    Szenario 1              1                6           10         17                700                   2.2
 6          Emosson (+20%)      VS        425        425
 7           Gigerwald (+5%)    SG          11         11   Szenario 2              2                3           21         Zürich
                                                                                                                            26                950                   2.9
 8           Grimsel * (+20%)   BE        204        204
 9              Hongrin (20%)   VD                     94
10               Klöntal (20%)  GL                     17
                                                                                                                                    10
11         Lago di Lei (+10%) GR/I        206        206
12           Limmern (+20%)     GL        120        120                                             Bern                                      7
13           Lucendro (+10%)     TI                    15                                                                           12 17               Chur
14         Marmorera (+20%)     GR          61         61
15          Mattmark (+20%)     VS                   149                                                                     4 18 24
16      Moiry (+10% / +20%)     VS          82       175                                                           8                     26
                                                                                                                         13 21                          14
                                                                                                                  20
17            Muttsee (+20%)    GL          17         17                                                                                          11
                                                                                                                         2 19
18               Nalps (+20%)   GR                     72                       9                                           23
                                                                                                                                                        1
19               Naret (+20%)    TI                    54
20            Oberaar (+20%)    BE        152        152                                             Sio
21       Ritom (+10%/+20%)       TI         13         26                    22
                                                                                             3       n16
22            Salanfe (+20%)    VS          69         69                    6                   5          15                                Grundlagenkarte:
23          Sambuco (+20%)       TI                    81                                                                                     swisseduc
                                                                                        25
24           Sta. Maria (+5%)   GR                     30
25              Toules (+20%)   VS                     33
26           Zervreila (+20%)   GR        133        133                                                          Quelle: Felix et al., Wasser, Energie, Luft, 2020, 1, 1-10
                       Total            2210        2905     * 240 GWh gemäss https://www.grimselstrom.ch/ausbauvorhaben/zukunft/vergroesserung-grimselsee
                                                                                                                                                 |         /               |   17
Gesamt-Umlagerungspotenziale (3)                                  Zusätzl.
                                                        Anzahl
                                                                 Speicher-
                                   Szenario           ausgebaute
                                                                 kapazität
                                                       Speicher
                                                                   [TWh]
                                   1   optimistisch        17                     2.2
                                       sehr
                                   2                       26                     2.9
                                       optimistisch
                                       Szenario 1,
                                       jedoch ohne
                                   3                       14                     1.1
                                       drei grösste
                                       Ausbauten
                                   4   Nur Grimsel          1                     0.2

                                                        Quelle: Felix et al., Wasser,
                                                        Energie, Luft, 2020, 1, 1-10

                                                                             | 20.01.2021   |   18
Mögliche Änderungen in Wasserkraftproduktion und -speicherung
Betriebliche Verbesserungen

§ Abflussvorhersage über mehrere Wochen kann Wasserverluste reduzieren, die
  Speicherbewirtschaftung verbessern und die Produktion erhöhen
§ Schwebstoffmonitoring in Echtzeit zur Reduktion von Hydroabrasion (Wirkungsgrade)
§ Dualismus zwischen Produktions- und Erlösmaximierung
   à Neue Anreize erforderlich (z.B. flexible Wasserzinsen)?

      Felix (2016)

                                   VAW (2018)
                                                               Anghileri et al. (2018)
                                                                                         | 20.01.2021   |   19
Mögliche Änderungen in Wasserkraftproduktion und -speicherung
Umweltaspekte
Schweizerisches Gewässerschutzgesetz (GSchG) erfordert (bis 2030):
§ Restwassermengen
   § Dynamische Abgabe je nach Abflussregime kann vorteilhaft sein für die Ökologie und Wasserkraft
§ Reduktion von Schwall/Sunk und Thermopeaking
§ Verbesserung bzgl. Fischwanderung (Auf- und Abstieg)
   § Neue technische Lösungen für den Fischabstieg erforderlich
§ Eingriffe in den Geschiebehaushalt reduzieren
   § Spülung, Umleitung, Ausbaggerung, Geschiebeanreicherung
   à keine Schätzungen bezüglich Produktionseinbussen, da die Massnahmen noch nicht festgelegt wurden

                             Jährliche Produktion   Produktion im Winter                   Quelle
                                  [TWh/Jahr]           [TWh/Winter]
  Erhöhte Restwassermengen       −3.6 to −1.9           −1.5 to −0.8       u.a. Pfammatter & Semadeni Wicki (2018)
  Massnahmen Fischabstieg        −1.0 to −0.2           −0.4 to −0.1       Abschätzungen VAW (SCCER-SoE 2020)

                                                                                                       | 20.01.2021   |   20
Mögliche Änderungen in Wasserkraftproduktion und -speicherung
Auswirkungen des Klimawandels
Energiewende fällt mit signifikanten Änderungen des Klimas zusammen, welche
§   die jährliche und saisonale Wasserkraftproduktion beeinflussen
§   die Sedimentzufuhr verändern
§   die Naturgefahren-Situation verändern

Laufwasserkraftwerke (Werte bezogen auf 2060)
§   Jährlich:     −0.3% (RCP2.6), −2.9% (RCP8.5)
§   Winter:       +6.4% (RCP2.6), +8.4 (RCP8.8)

Speicherkraftwerke
§   Keine signifikanten Änderungen der jährlichen Niederschlagsmengen
§   Signifikanter Rückgang der heute überdurchschnittlichen Produktion
    in durch Eisschmelze dominierten Einzugsgebieten

                                                                              | 20.01.2021   |   21
Gliederung
Ergebnisse aus dem White Paper „Hydropower generation and storage“ des
SCCER-SoE

§ Einleitung und Hintergrund

§ Mögliche Änderungen in Wasserkraftproduktion und -speicherung
  § Exkurs Speichervermögen infolge Talsperrenerhöhungen

§ Herausforderungen und Möglichkeiten der Wasserkraft
  § Exkurs Wasserkraftpotenzial nach Gletscherrückzug

§ Zusammenfassung

§ Empfehlungen

                                                                         | 20.01.2021   |   22
Herausforderungen und Chancen
Herausforderungen

Marktlage und regulatorische Rahmenbedingungen
§   Konzessionserneuerungen
§   Amortisationsvereinbarungen

Interessenskonflikte ES 2050 vs. Gewässerschutzgesetz
§   Restwasser
§   Auenschutz
§   Hydrologische Effekte
Nachhaltiges Sedimentmanagement
Unsicherheiten in der Abschätzung
des Wasserkraftpotenzials

                                                        | 20.01.2021   |   23
Herausforderungen und Chancen
Chancen

Neu entstehende Gletscherseen
§   Zeitspanne?
§   Nutzungsmöglichkeiten?

Schutz vor Naturgefahren
§   Hochwasserschutz
§   Schutz gegen Massenbewegungen

Mehrzweckspeicher
§   Bewässerung (Aare / Seeland, Val de Bagnes)
§   Tourismus

à Wie sollen diese Aspekte monetarisiert werden?
                                                   Unterer Grindelwaldgletscher (2009)   Quelle: Häberli et al. (2012)

                                                                                                           | 20.01.2021   |   24
Exkurs: Wasserkraft bei Gletscherrückgang
Zeitlicher Verlauf am Bsp. des Einzugsgebiets der Massa (Aletschgletscher, VS)

                                    Quelle: Farinotti et al. (2011)       |   20.01.2021 |   25
Gletscherseen und Gletschervorfelder

D. Ehrbar, VAW

Proglazialer See am Rhonegletscher in 2016

                                             |   20.01.2021 |   26
Gletscherseen und Gletschervorfelder
Standorte für neue Stauseen und Speicherkraftwerke am Bsp. Triftgletscher (BE)

                                                                        Quelle: KWO

    Trift Glacier 1948              2008                   2032
                                                                          |   20.01.2021 |   27
Beispiel Rückzug des Gornergletschers (VS, Längsschnitt)

                                           Quelle: Felix et al. (2021), Fachartikel in Begutachtung

                                                                                    |   20.01.2021 |   28
Periglaziale Wasserkraft: Methodik für Potenzialstudie

① Auswerten von Abflussprognosen (bis 2100) von Farinotti et al. (2016):
   • 1576 Gletscher in der Schweiz
   • 14 Globale Zirkulationsmodelle (GCM)
   • 3 Emissionsszenarien (RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5)

② Ausgewählte Beispiele mit mittlerem Jahresabfluss >10 Mio m3
  (im Mittel von 2017-2035)

③ Systematische Bewertung von 62 Standorten, die bis
  2035 (weitgehend) eisfrei sind, mittels Evaluationsmatrix
  (Doktorarbeit D. Ehrbar 2018)

④ Potentialermittlung neuer periglazialer Reservoire zur
  Elektrizitätserzeugung und Vergleich mit Zielen des
  Energiegesetzes bzw. der ES 2050

                                                                           |   20.01.2021 |   29
Bewertungsmatrix
            1 - 3 Punkte für jedes Kriterium, mit folgender Gewichtung (Modell A):
                  GESELLSCHAFT (15%)                              WIRTSCHAFT (60%)
                  § Schutzzonen (7%)                              §     Installierte Leistung (10%)
                  § Landnutzung (5%)                              §     Stromproduktion (10%)
                  § Tourismus (3%)                                §     Investitionskosten (11%)
Zu den Schutzzonen:                                               §     Zuflussentwicklung (3%)
0 Punkte, falls Lage in Biotopen von nationaler Bedeutung nach    §     Speicherverlandung (7%)
Artikel 18a des Bundesgesetzes vom 1. Juli 1966 über den Natur-   §     Erdbeben (3%)
und Heimatschutz (NHG) und in Wasser- und Zugvogelreservaten      §     Impulswellen (3%)
nach Artikel 11 des Jagdgesetzes vom 20. Juni 1986                §     Hochwasserschutz (3%)
à Ausschlusskriterium insbesondere infolge Auenschutz             §     Flexibilität und
(Gletschervorfelder)                                                    Speicherkapazität (10%)

                             UMWELT (25%)
                             §   Sichtbarkeit von Siedlungen aus (3%)
                             §   Restwasser (7%)
                             §   Sedimentdurchgängigkeit (10%)
                             §   Schwall/Sunk und Thermopeaking (5%)                                  | 20.01.2021   |   30
Gewichtungen und Sensitivitätsanalyse

                                        Quelle: Ehrbar et al., Wasser,
                                        Energie, Luft, 2019, 4, 205-212

                                                         | 20.01.2021   |   31
Bsp. Sensitivitätsanalyse

                               Modell A                    Modell B                Modell C
                        (Produktions-orientiert)   (gleiche Gewichtungen)   (Akzeptanz-orientiert)
 Standort (Gletscher)   Punkte         Rang        Punkte         Rang      Punkte        Rang
 Aletschgletscher        211              3         200               6      198              8
 Gornergletscher         204              7        187.5              10     192              9
 Triftgletscher          210              4        206.25             3      211              2

                                                                                              | 20.01.2021   |   32
Neue periglaziale Wasserkraft: Potential der «Top 12» Standorte
                                                                                       in rot: Standorte mit Gletschervorfeld im
     Gletscher                 Jahres-         Energie-    Speicher-
     (alphabetisch,          produktion          inhalt      inhalt                     Aueninventar des Bundes (Biotope von
     Standortkanton)          [GWh/a]           [GWh]      [Mio. m3]                                     nationaler Bedeutung)
1    Allalin (VS)                 32             47             20
2    Aletsch (VS)                200             216           106                                        Zürich
3    Corbassière (VS)             57             33             16
4    Gauli (BE)                   16             75             41
5    Gorner (VS) *               220             550           150            Bern
                                                                                                                                Chur
6    Oberaletsch (VS)            105             60             30
                                                                                                     10
7    Palü (GR)                    14             19              9                          12   4
8    Roseg (GR) **                95             159            71                     6 2                                          8 7
9    Schwarzberg (VS)             19             41             19
                                                                              Sion
10   Trift (BE) ***              145             215            85               11
                                                                                        1
                                                                                                                       Grundlagenkarte:
11   Turtmann (VS)                36             78             36      3             5 9                              swisseduc
12   Unt. Grindelw. (BE)         112             150            84
                                                                                 Quelle: adaptiert nach Ehrbar et al., Sustainability, 2018, 10(8), 2794
     Total (ohne 3,4,7,8)    1051 (869)    1643 (1357) 667 (530)
                                                                                                                                        |   20.01.2021 |   33
* nach Lehmann (2020) ** nach Baumann (2020)   *** https://www.grimselstrom.ch/ausbauvorhaben/zukunft/kraftwerk-trift/
Gliederung
Ergebnisse aus dem White Paper „Hydropower generation and storage“ des
SCCER-SoE

§ Einleitung und Hintergrund

§ Mögliche Änderungen in Wasserkraftproduktion und -speicherung
  § Exkurs Speichervermögen infolge Talsperrenerhöhungen

§ Herausforderungen und Möglichkeiten der Wasserkraft
  § Exkurs Wasserkraftpotenzial nach Gletscherrückzug

§ Zusammenfassung

§ Empfehlungen

                                                                         | 20.01.2021   |   34
Zusammenfassung

§ Ziele der Energiestrategie 2050 können nur im «Obergrenzwert»-Szenario erreicht werden
§ In einem realistischeren «mittleren» Szenario stehen der Produktionszunahme durch Aus- und
  Neubauten die Produktionsverluste infolge Umwelt-Ausgleichsmassnahmen gegenüber
  à nur geringe Nettozunahme der jährlichen Wasserkraftproduktion
  à Zunahme der Produktion im Winterhalbjahr um ~1.1 TWh/Winter
                                                                                      | 20.01.2021   |   35
Synthese

Jährliche Wasserkraftproduktion
§ auf Kurs für das «Obergrenzwert»-Szenario
§ Seitwärtsbewegung für das mittlere Szenario
§ Abnahme im «Untergrenzwert»-Szenario

Wasserkraft-Speicherenergie
§ Abbildung hier für das «Obergrenzwert»-
  Szenario
§ +2.4 TWh effektive Speicherkapazität
  (~55% der Winterimporte 2010-2019)

                                                | 20.01.2021   |   36
Empfehlungen

§ Priorisierung von Ausbau, Erneuerungen und Erweiterungen von
  bestehenden Wasserkraftanlagen (inklusive Erhöhung der Speicherkapazität
  durch Talsperrenerhöhungen)
§ Berücksichtigung von neuen Speicherkraftwerken in Gletscherrückzugs-
  gebieten (periglaziale Standorte) unter Abwägung von unterschiedlichen
  Interessen
§ Die Realisierung von potenziellen Projekten sollte anhand eines
  Priorisierungsschemas basierend auf Nachhaltigkeitskriterien erfolgen
§ Jetzt handeln! – Die Planung, Genehmigung und Realisierung von grossen
  Wasserkraftanlagen erfordert mindestens 15 Jahre
§ Zusätzliche Massnahmen sind erforderlich, um die Ziele der Energiestrategie
  2050 zu erreichen (Rahmenbedingungen und Anreize)
                                                                        | 20.01.2020   |   37
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

                                      boes@vaw.baug.ethz.ch

     Herzlichen Dank allen Mitwirkenden!!

                                                              | 20.01.2020   |   38
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